摘　要：本文介紹了高爐渣礦巖棉生產(chǎn)工藝、磁浮子翻板液位計(jì)系統(tǒng)的組成，重點(diǎn)闡述了磁浮子翻板液位計(jì)控制系統(tǒng)的硬件組成和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

０引言

唐山惠唐新事業(yè)股份有限公司根據(jù)國家科技支撐計(jì)劃中高爐熔渣調(diào)質(zhì)及直接成纖技術(shù)研發(fā)的課題內(nèi)容，以課題終試結(jié)論為依據(jù)在唐山中厚板材有限公司院內(nèi)建設(shè)唐鋼高爐渣礦渣棉生產(chǎn)線。該項(xiàng)目工藝是利用高爐熱渣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后，直接生產(chǎn)礦渣巖棉。

１高爐渣礦巖工藝

生產(chǎn)線由２座調(diào)質(zhì)電爐、１條礦渣巖棉板生產(chǎn)線和１條?；奚a(chǎn)線組成，同時配套相應(yīng)的公輔設(shè)施。工藝流程為液態(tài)熔渣直接通過電爐調(diào)質(zhì)處理后，經(jīng)成纖制棉生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)，如圖１所示。該工藝能有效解決環(huán)保除塵的問題，同時，有效利用了液態(tài)熔渣的熱量，大大降低了原始工藝對能源的消耗。

其生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要包括：

（１）電爐工藝。在整個礦渣巖棉生產(chǎn)工藝中，通過磁浮子翻板液位計(jì)對加入的高爐熔渣進(jìn)行冶煉，為后續(xù)礦渣棉生產(chǎn)線提供所需的高溫熔渣。

（２）礦棉板生產(chǎn)線工藝。高溫熔渣通過離心機(jī)，集棉機(jī)等生產(chǎn)后得到礦渣巖棉板、棉條、粒狀棉等zui終產(chǎn)品。

２磁浮子翻板液位計(jì)系統(tǒng)組成

磁浮子翻板液位計(jì)機(jī)械部分由爐體、傾動裝置、水冷爐蓋、爐蓋提升及旋轉(zhuǎn)裝置、電極升降裝置、短網(wǎng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、集中潤滑裝置等組成。爐子總體采用高架式布置連體式結(jié)構(gòu)，爐蓋旋開頂裝料，出渣槽出渣。

電氣設(shè)備包括１０ｋＶ高壓供電系統(tǒng)、電爐變壓器、低壓電氣設(shè)備、自動控制系統(tǒng)。

３磁浮子翻板液位計(jì)自動控制系統(tǒng)

３．１硬件組成

磁浮子翻板液位計(jì)自動控制系統(tǒng)有兩套，采用德國ＳＩＥＭＥＮＳ的Ｓ７－３００系列ＰＬＣ，下設(shè)２個ＥＴ２００Ｍ遠(yuǎn)程站。具體模塊需求如表１所示，硬件配置如圖２所示。

３．２系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)釆用ＳＩＥＭＥＮＳ的ＳＴＥＰ７Ｖ５．５軟件編程。其有手動，自動兩種操作方式，操作人員通過安裝在操作臺上的轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行生產(chǎn)選擇。爐體、裝料、出渣、換電極、爐門啟閉等操作使用手動模式；電極升降動作由電極升降調(diào)節(jié)器控制，一般運(yùn)行在自動模式，在某些特定情況下可以進(jìn)行手動干預(yù)，此時手動優(yōu)先。

兩臺操作員站設(shè)置在磁浮子翻板液位計(jì)操作室，分別對１＃、２＃磁浮子翻板液位計(jì)電極調(diào)節(jié)、電爐工況（含液壓站、冷卻水系統(tǒng)）進(jìn)行監(jiān)視和控制。采用ＳＩＥＭＥＮＳ的ＷｉｎＣＣ?。郑罚斑M(jìn)行畫面組態(tài)，操作界面如圖３所示。

其人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)以下功能。

（１）設(shè)備模擬圖。

設(shè)備模擬圖用來向操作員動態(tài)地顯示電爐系統(tǒng)設(shè)備的組成狀態(tài)，至少包括下列圖形窗口。

①電爐主畫面。顯示電爐系統(tǒng)總體圖，以及主要運(yùn)行參數(shù)，包括：爐體狀態(tài)；Ａ、Ｂ、Ｃ相電極夾持器狀態(tài)；三相電弧電壓、電流；冷卻水壓力、溫度、流量；液壓系統(tǒng)壓力、溫度；本爐次電耗累計(jì)值；工藝操作控制曲線。

②高壓系統(tǒng)畫面。顯示高壓系統(tǒng)示意圖以及參量，包括：隔離開關(guān)狀態(tài)；變壓器檔位狀態(tài)；變壓器冷卻器狀態(tài)；變壓器油位、油溫；變壓器輕瓦斯、重瓦斯報警；變壓器分接開關(guān)輕瓦斯、重瓦斯報警；變壓器調(diào)壓狀態(tài)。

③液壓系統(tǒng)畫面。通過液壓泵站的傳感器及變送器，檢測液壓系統(tǒng)各個過濾器堵塞信號，液壓系統(tǒng)壓力過高、壓力過低信號，貯液箱液位高、液位低信號，貯液箱溫度過高、過低信號，液壓泵電機(jī)過載、循環(huán)泵電機(jī)過載信號，液壓泵啟動／停止控制信號，循環(huán)泵啟／停控制信號，液壓泵工作主泵選擇信號，液壓泵聯(lián)鎖信號，循環(huán)泵聯(lián)鎖信號，液壓系統(tǒng)壓力信號。磁浮子翻板液位計(jì)將系統(tǒng)實(shí)際壓力數(shù)值送入ＰＬＣ，至計(jì)算機(jī)監(jiān)控站顯示。

循環(huán)泵和液壓泵可以實(shí)現(xiàn)爐前控制室和現(xiàn)場兩地啟停控制，運(yùn)行泵發(fā)生故障時，備用液壓泵可自動切換投入使用，運(yùn)行泵和備用泵可以定時自動切換。

④電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)畫面。可以顯示出三相電極是否通電示意圖，圖中標(biāo)注參數(shù)：變壓器二次側(cè)電壓擋位設(shè)定值；三相電弧電流設(shè)定值；三相電弧電流實(shí)際值；三相電弧電壓實(shí)際值；比例閥控制信號值。另外，在畫面上可以進(jìn)行電極升降的手自動控制，可以設(shè)定電弧電流。

⑤主體設(shè)備狀態(tài)及位置畫面?？娠@示出主體設(shè)備狀態(tài)及位置示意圖，圖中標(biāo)注參數(shù)：爐蓋狀態(tài)及位置；傾爐平臺狀態(tài)及位置；電極狀態(tài)及位置；高壓斷路器狀態(tài)及位置；液壓高壓泵工作狀態(tài)。

⑥各種操作之間的聯(lián)鎖狀態(tài)畫面?？梢燥@示出主體設(shè)備之間的聯(lián)鎖狀態(tài)示意圖，圖中標(biāo)注參數(shù)：高壓系統(tǒng)的操作及聯(lián)鎖條件；變壓器操作聯(lián)鎖條件；水冷系統(tǒng)的聯(lián)鎖條件；各個設(shè)備的動作聯(lián)鎖條件；其他聯(lián)鎖條件。

⑦水冷系統(tǒng)監(jiān)測及保護(hù)畫面。顯示參數(shù)：總管及各支路冷卻水流量；進(jìn)水壓力、溫度及水壓低報警；爐體冷卻水溫度，溫度過高及缺水報警；爐蓋冷卻水溫度，溫度過高及缺水報警；Ａ、Ｂ、Ｃ相水冷電纜冷卻水出口溫度，溫度過高及缺水高報警；Ａ、Ｂ、Ｃ相導(dǎo)電橫壁冷卻水出口溫度，溫度過高及缺水報警。

（２）手動操作控制命令。一套命令窗口允許操作員對整體或詳細(xì)的模擬裝置進(jìn)行控制，通過點(diǎn)擊裝置圖標(biāo)附近的圖形按鈕，命令窗口隨即出現(xiàn)，表明設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)，每個命令都有一個帶標(biāo)簽的按鈕，可發(fā)送指令。使用此圖形按鈕可將命令發(fā)送給設(shè)備，很快能在相同窗口內(nèi)看到其狀態(tài)的反饋。

（３）報警管理。

系統(tǒng)對工藝和區(qū)域設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)檢測，一旦檢測到問題，“報警”立即發(fā)送給操作員，出現(xiàn)在ＨＭＩ監(jiān)視器的底行。自動顯示記錄提供下列信息：報警說明（文本式，包括出現(xiàn)的日期和時間）；報警類型（嚴(yán)重等級）；報警狀態(tài)（激活的／終止的，認(rèn)知的／未認(rèn)知的，故障發(fā)生、恢復(fù)時間）；嚴(yán)重故障，在當(dāng)前畫面上彈出報警窗口。

（４）趨勢曲線。

趨勢曲線包括：實(shí)時趨勢曲線，zui重要的過程變量以實(shí)時趨勢顯示在專用窗口；歷史趨勢曲線記錄。

（５）輸入數(shù)據(jù)。

通過ＨＭＩ畫面上指定的輸入字段和窗口，可以手動輸入或更改過程控制數(shù)據(jù)的設(shè)定點(diǎn)，這些內(nèi)在相依或邏輯上相連的設(shè)定點(diǎn)作為一組顯示。

３．３電爐各動作描述

通過ＰＬＣ控制和ＷｉｎＣＣ監(jiān)控顯示，控制系統(tǒng)能夠完成下列工作。

３．３．１裝料

在爐蓋上升并旋開后進(jìn)行裝料，此時傾動平臺必須保持水平狀態(tài)（鎖定銷伸出鎖定），旋轉(zhuǎn)裝置下方支撐滾輪應(yīng)該可靠支撐在導(dǎo)軌上。

在進(jìn)行爐蓋操作時，高壓必須分閘，三相電極上升到頂，爐蓋操作的動作順序?yàn)椋籂t蓋上升－旋開－裝料－旋回－下降。具體操作方法如下。

（１）爐蓋升降操作。傾動平臺必須在水平狀態(tài)，爐頂無人情況下旋動轉(zhuǎn)換開關(guān)至“爐蓋上升（下降）”位置。

（２）爐蓋旋開操作。旋動轉(zhuǎn)換開關(guān)至“爐蓋旋開”位置，爐蓋旋轉(zhuǎn)到位后，發(fā)出燈光指示。

（３）爐蓋旋回操作。旋動轉(zhuǎn)換開關(guān)至“爐蓋旋回”位置，旋回到位后，發(fā)出燈光指示。

３．３．２正常冶煉

在爐子冶煉過程中，傾動平臺需保持自由狀態(tài)（鎖定銷為縮回狀態(tài)），爐子可隨時前傾或后傾。冶煉時的動作包括：

（１）爐蓋升降、旋轉(zhuǎn)操作。

（２）電極升降動作。冶煉工作的前提是爐體處于工作狀態(tài)（水平自由狀態(tài)），爐蓋處于工作位置（旋回、低位蓋嚴(yán)）。正常冶煉過程中，電極升降動作由電極升降調(diào)節(jié)器自動控制。自動模式下，在電極自動升降系統(tǒng)中，信號變換電路及輸入模塊采集系統(tǒng)將采集到的各相弧流、弧壓、電爐變壓器電壓等級及其他相關(guān)的給定信號送入ＰＬＣ。根據(jù)Ｕａｒｃ／Ｉａｒｃ＝Ｒａｒｃ數(shù)學(xué)模型，實(shí)行電弧等效阻抗控制，即電極位置為zui佳值的控制思想，能夠保證三相電壓基本平衡，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自診斷功能。經(jīng)ＰＬＣ控制器的ＰＩＤ運(yùn)算處理，其輸出信號通過ＡＯ模塊驅(qū)動比例閥放大器，zui后控制電極升降比例閥，對電極位置進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。在控制過程中，給定功率指令時刻保持運(yùn)行功率為給定值，從而達(dá)到控制輸入到爐內(nèi)的功率為zui佳值，滿足冶煉工藝要求。此調(diào)節(jié)系統(tǒng)還具有防止電極插入鋼水的保護(hù)功能。

（３）爐體傾動操作。前提是爐蓋必須在工作位置（旋回狀態(tài)且爐蓋處于低位蓋嚴(yán)狀態(tài)），前后支撐及鎖定解除（爐體處于傾動自由狀態(tài)）。傾爐操作在爐前、爐后電氣操作臺上均有設(shè)置，爐后電氣操作臺上設(shè)傾爐允許選擇開關(guān)。正常冶煉過程中，通過傾爐控制可實(shí)現(xiàn)爐體位置調(diào)整、出渣操作和出渣。爐體傾動在爐前、爐后電氣操作臺均有設(shè)置，爐前臺主要控制出鐵及出鐵完畢之后爐體的后傾動作（搖平），爐后臺主要控制出渣及出渣完畢爐體回傾。爐體前傾出鐵zui大角度為４０°，爐體后傾出渣正常角度為０～１５°，正常速度０．５°～１°

／ｓ。

３．３．３出渣

爐子出渣操作不斷電，爐蓋處于工作位置（旋回狀態(tài)且爐蓋處于低位蓋嚴(yán)），前后支撐及鎖定解除（爐體處于傾動自由狀態(tài)），出渣（半成品）至電熔窯。

３．３．４電極下放接長及更換（電極夾緊裝置放松）

操作時，高壓真空開關(guān)在分閘位置，爐體處于水平狀態(tài)，操作人員在爐前臺操作，當(dāng)操作電極松開時，旋動該相轉(zhuǎn)換開關(guān)中的對應(yīng)相至“松開”即可；當(dāng)操作電極夾緊時，旋動該相轉(zhuǎn)換開關(guān)中的對應(yīng)相至“夾緊”位置即可。

３．３．５爐門啟閉操作

操作人員在爐前臺操作，將爐門轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“上升”位置，爐門即開啟；將爐門轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“關(guān)閉”位置，爐門即關(guān)閉。

３．３．６冷卻水系統(tǒng)的爐前操作

首先檢查總進(jìn)水壓力是否達(dá)到工作壓力，然后打開總進(jìn)水閥；操作爐體分別向出鋼和爐門方向傾動，以利放氣；打開各組閥門并注意冷卻用戶點(diǎn)；確保水流通暢；檢查各部位應(yīng)無泄漏。

在熱爐狀態(tài)下，密切注意各部位回水溫度，進(jìn)水溫度應(yīng)確保＜３５℃。正常運(yùn)行過程中斷電不斷水，事故停電狀態(tài)下，需通入事故用水，水量１００ｍ３／ｈ，保持０．５ｈ。

４結(jié)語

兩年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，該系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)需求，對于降低勞動強(qiáng)度，改善操作條件，提高勞動效率，增加生產(chǎn)效益起到了積極的作用。